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植物学团队邓伟教授在New Phytologist发表生长素和ABA拮抗调控番茄维生素C合成新机制
发布日期:2023-05-30    作者:许欣

抗坏血酸 (Ascorbic acid, AsA),又称维生素C,是一种水溶性抗氧化剂,参与多种生物过程,包括植物发育和抗逆性。在生活中,AsA对我们的健康起着重要的作用,但人类自身不能合成AsA, 必须从水果和蔬菜等饮食中获得。因此,研究番茄AsA的生物合成的新调控因子,探究番茄AsA生物合成调控的新机制具有重要意义,可为提高茄科作物的营养储存和抗逆性提供新靶点。研究成果也将为今后通过分子育种开发高AsA植物提供理论依据。

近日,3344体育在线登录邓伟教授课题组在国际权威学术期刊New PhytologistIF=10.323)上发表了题为 SlMYB99-mediated auxin and abscisic acid antagonistically regulate ascorbic acids biosynthesis in tomato”的研究文章。该文章进一步完善了番茄果实中抗坏血酸的积累由生长素和脱落素通过有丝分裂原激活蛋白激酶、生长素响应因子和MYBs转录因子拮抗调节。这些发现拓展了我们对番茄AsA生物合成调控机制的认识,并为提高园艺作物AsA积累和非生物抗逆性提供了一个潜在的靶点。


实验室前期研究表明,在番茄植株发育和干旱胁迫过程中生长素和脱落酸通过SlMAPK8-SlARF4-SlMYB11模块拮抗调控番茄AsA生物合成 (Xu et al., 2022)。在本研究中, ABA和干旱处理能诱导SlMYB99的表达, IAA处理后能抑制SlMYB99的表达。以上结果表明SlMYB99可能参与生长素和脱落酸拮抗调控番茄AsA生物合成的分子模块途径。其次,本研究证明SlARF4直接靶向SlMYB99调控番茄AsA生物合成,并通过VIGS方法在SlARF4转基因和突变体植株中沉默SlMYB99,结果表明SlARF4调控AsA生物合成至少部分依赖于SlMYB99。进一步研究发现,SlMYB99在番茄中通过转录激活GPPGLDHDHAR的表达正向影响AsA的生物合成。这些数据表明,生长素依赖SlARF4-SlMYB99-GPP/GLDH/DHAR转录级联调节AsA的生物合成,进一步增加了我们对植物激素调控番茄AsA生物合成机制的认识。另外,在番茄的叶片和果皮中,ABA处理或干旱胁迫诱导了SlMAPK8的表达。本研究通过Y2HCo-IPBIFC,体内/体外磷酸化实验证明SlMAPK8能磷酸化SlMYB99并激活其转录激活活性。

根据上述研究结果表明SlMYB11SlMYB99都参与SlMAPK8-SlARF4-SlMYBs模块调控AsA的生物合成,并通过Y2HCo-IPBIFCDLR,杂交实验证明SlMYB99SlMYB11AsA生物合成具有协同作用。

这些实验结果揭示SlMAPK8- SlARF4-SlMYB11/SlMYB99模块在番茄AsA生物合成过程中是介导生长素和ABA之间的一个重要的整合枢纽。

综上所述,本篇文章进一步完善了生长素和ABA拮抗调控AsA的合成是由SlMAPK8- SlARF4-SlMYB11/SlMYB99模块介导的。这些发现拓展了我们对番茄AsA生物合成调控机制的认识,并为提高园艺作物AsA积累和非生物抗逆性提供了一个潜在的靶点。系列相关成果发表在Plant cellNew Phytologist, Plant Biotechnology Journal 期刊上。

3344体育在线登录博士研究生许欣为第一作者,3344体育在线登录黄葆文副教授为共同一作,3344体育在线登录邓伟教授为通讯作者,重庆大学李正国教授对本成果亦有贡献。该项目得到国家重点研发项目、国家自然科学基金、重庆市科技创新与应用发展项目,重庆市基础研究与应用探索项目和中央高校研究生科研创新项目的资助。



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